초기 정적 변위를 고려한 폭발하중을 받는 플랜트 구조부재의 단자유도 비선형 동적해석 :Nonlinear Dynamic Analysis of the SDOF of Plant Structure Members Subjected Blast Loads Considering Initial Static Displacement

이재균

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이재균 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수: 김한수

발행연도: 2023

저작권: 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수5

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2023

초기 정적 변위를 고려한 폭발하중을 받는 플랜트 구조부재의 단자유도 비선형 동적해석

이재균 건축학과 2023.01 학위논문

2022

철근콘크리트 부재의 초기 정적변위를 고려한 단자유도 폭발해석

이재균 , 이승훈 , 김한수 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 2022.11 학술대회자료

정적변위를 고려한 플랜트 구조물의 단자유도 폭발 해석

이재균 , 이승훈 , 김한수 한국전산구조공학회논문집 2022.10 학술저널

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본 연구는 플랜트 내 폭발하중을 받는 구조부재의 초기 정적변위가 부
재의 최대 응답에 미치는 영향을 분석하기 위해 연구를 수행하였다.
기존의 뉴마크 방법의 비선형 동적 해석 알고리즘을 확장하여 부재의
초기 정적변위를 고려할 수 있도록 수정하고 파이썬(Python) 프로그램을
사용하여 해석을 수행하였다.
폭발 하중과 부재의 특성을 가정하여 부재의 고유주기 대비 폭발하중의
지속시간이 부재의 최대 응답에 미치는 영향을 알아보기 위해 다양한 응
답구간에 대해 초기 정적변위를 적용하여 해석을 수행하였다. 추가로 폭
발하중의 방향성에 대해 동일 방향과 역방향의 초기 정적변위를 적용하여
초기 정적변위의 위치(중립축에 대하여 +, - 방향)가 최대 응답에 미치는
영향을 확인 하였다.
이에 따라 부재의 고유주기 대비 폭발하중의 지속시간 비, 폭발하중의
크기 대비 부재의 극한저항력의 비에 따른 매개 변수 해석을 수행하여 초
기 정적변위가 고려된 응답차트를 제시하고 설계 예제를 적용하여 부재의
최대 응답을 비교 분석하였다.
초기 정적변위가 부재의 최대 응답에 미치는 영향은 부재의 고유주기
대비 폭발하중에 따른 응답 구간마다 다르며 방향성에 따라 경향의 차이
를 보였다. 따라서 플랜트 내 폭발하중을 받는 부재의 설계 또는 해석 시
초기 정적변위 고려의 필요성을 확인 하였다. 본 연구에서 제시한 초기
정적변위가 고려된 응답 차트는 근사해석법으로서 실무자들에게 실제 구
조부재의 최대 응답을 쉽게 제공하며 플랜트의 내폭 설계에 활용될 수 있
다.

This study was carried to analyze the effect of the initial static displacement of the structural member under the blast load in the plant on the maximum response of the member.
By extending the nonlinear dynamic analysis algorithm of the existing Newmark’s method, the analysis was performed using a Python program and modified to consider the initial static displacement of the member.
Assuming the characteristics of the blast load and member, the analysis was performed by applying initial static displacement to various response sections to find out the effect of the duration of the blast load relative to the member''s natural period on the member''s maximum response. In addition, the initial static displacement in the same direction and the reverse direction was applied to the direction of the blast load to confirm the effect of the position of the initial static displacement (the +, - direction relative to the neutral axis) on the maximum response.
Accordingly, the parameter analysis was performed according to the ratio of the blast load to the natural period of the member and the ratio of the extreme resistance of the member to the magnitude of the blast load, and the response chart considering the initial static displacement was presented and the design example was used to compare and analyze the maximum response of the member.
The effect of the initial static displacement on the member''s maximum response varies depending on the response section according to the blast load compared to the member''s natural period, and the trend varies depending on the direction. Therefore, it was confirmed that there is a need to consider initial static displacement when designing or analyzing members subjected to blast loads in the plant. The response chart considering the initial static displacement presented in this study is an approximate analysis method that easily provides the maximum response of the actual structural member to practitioners and can be used for designing the width inside the plant.

#초기 정적변위 #비선형 동적 해석 #응답 차트 #내폭 설계

표목차 ......................................................................................................... ⅲ
그림목차 ...................................................................................................... ⅳ
국문초록 ...................................................................................................... ⅴ
제1장 서론 ................................................................................. 1
제1절 연구배경 및 동향 .......................................................................... 1
1. 연구 배경 .......................................................................................... 1
2. 연구 동향 .......................................................................................... 3
제2절 연구목적 및 방법............................................................................ 4
1. 연구 목적 .......................................................................................... 4
2. 연구 방법 .......................................................................................... 5
제2장 폭발하중 및 부재 거동 ................................................... 6
제1절 폭발하중의 종류 및 특성 .............................................................. 6
제2절 폭발하중을 받는 부재 거동 ........................................................... 8
1. 폭발하중을 받는 부재 응답 ............................................................. 8
2. 부재 고유주기 대비 하중 지속시간 비에 따른 응답구간 ................ 9
제3장 폭발하중을 부재 해석 및 설계 ..................................... 11
제1절 비선형 동적 해석.......................................................................... 11
제2절 등가단자유도 시스템 ................................................................... 12
1. 단자유도 시스템 변환 .................................................................... 12
2. 단자유도 시스템의 운동방정식과 저항함수 관계 .......................... 15
3. 응답차트 ........................................................................................ 17
제4장 폭발하중을 받는 구조물 해석......................................... 20
제1절 초기 정적변위를 고려한 해석 ..................................................... 20
제2절 부재 고유주기 대비 하중 지속시간에 따른 변수해석 ................. 23
1. 폭발하중과 동일방향으로 초기 정적변위가 위치한 부재 .............. 23
2. 폭발하중과 역방향으로 초기 정적변위가 위치한 부재 .................. 24
제3절 초기 정적변위를 고려한 응답차트 제시 ...................................... 28
제5장 폭발하중을 받는 철근콘크리트 부재 해석 .................... 31
제1절 철근콘크리트 부재의 등가단자유도 시스템 변환 ...................... 31
제2절 초기 정적변위를 고려한 응답차트 적용 .................................... 32
제6장 결론 ............................................................................... 35
참고문헌 .................................................................................................... 36
ABSTRACT .............................................................................................. 38

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